Редоксзалежні механізми взаємодії пухлини з кістковим мозком

Abstract

Активація систем генерування супероксидних радикалів комплексами «вільного заліза» в кістковому мозку (КМ) є одним з механізмів, який шляхом активації матриксних металопротеїназ (ММП) забезпечує розповсюдження пухлинних клітин (ПК) в організмі — інвазію і метастазування. Мета: порівняльне вивчення показників вмісту комплексів «вільного заліза» в КМ пацієнтів без онкологічної патології та хворих на рак молочної залози (РМЗ) з метастазами і без них, а також експериментальна перевірка на моделях in vitro та in vivo взаємозв’язку між рівнем комплексів «вільного заліза», генеруванням супероксидних радикалів і NO та активністю ММП (зокрема ММП-2 та -9). Об’єкт і методи: досліджено зразки КМ 18 хворих на РМЗ (T2–4N1–2M0–1) (основна група) та 5 пацієнтів з політравмою (контрольна група). Дослідження in vivo проведено на безпородних щурах-самцях з перещепленою карциномою Герена (20 тварин, основна група) та інтактних (10 тварин, контрольна група). Взаємодію ПК і клітин КМ інтактних щурів і тварин з карциномою Герена вивчали в системі in vitro, кокультивуючи клітини протягом 24 год. Використано метод електронно-парамагнітного резонансу (ЕПР), спінові уловлювачі, зимографію. Результати: виявлено аналогічні відмінності спектрів ЕПР КМ пацієнтів основної та контрольної груп, а також тварин з карциномою Герена та інтактних, які вказують на накопичення в КМ як хворих на РМЗ (особливо з М1), так і щурів з пухлиною комплексів «вільного заліза» з прооксидантними властивостями. У пухлинній тканині (карцинома Герена) виявлено підвищені порівняно з КМ вихідні показники рівня залізовмісних комплексів, генерування супероксидних радикалів, активності желатиназ ММП-2, -9. Після кокультивування ПК і клітин КМ in vitro наведені показники в клітинах КМ (як інтактних щурів, так і тварин з пухлиною) зростали як на межі контакту з ПК, так і на відстані від нього. Висновки: вплив пухлини на КМ (як in vivo, так in vitro, можна охарактеризувати як накопичення в останньому її метаболітів («вільного заліза»), які можуть ініціювати нерегульоване генерування супероксидних радикалів і активацію ММП, що створює сприятливі умови для дисемінованих ПК. Тому визначення рівнів генерування супероксидних радикалів та активності ММП в нормальних тканинах хворих на рак може бути корисним при розробці методів оцінки ризику раннього метастазування.

Activation of the generation systems of super oxide radicals with «free iron» complexes in the bone marrow (BM) is one of the mechanisms by which activation of matrix metalloproteinases (MMP) ensure dissemination of tumor cells (TC) in the organism — invasion and metastasis. Objective: comparative study of indexes content of «free iron» complex in BM of patients without oncological disease and patients with breast cancer (BC) with or without metastases, and experimental verification in vitro or in vivo of interrelation between the level of «free iron» complexes, gene ration of superoxide radicals and NO and MMP activity (especially MMP2 and -9). Object and methods: the BM samples in 18 patients with breast cancer (T2–4N1–2M0–1) (study group) and 5 patients with polytrauma (control group) were investigated. In vivo studies were conduc ted in outbred male rats with transplanted Guerin carcinoma (20 animals, study group) and intact (10 animals, control group). Interaction of TC and BM cells of intact rats and animals with carcinoma was studied in a in vitro system cocultivating cells for 24 h. The used methods were: electron paramagnetic resonance (EPR) spin traps, zymography. Results: we found similar differences in the EPR spectra of BM patients and control group and animals with Guerin carcinoma and intact one, indicating accumulation in the BM as patients with breast cancer (especially M1) and rat tumor «free iron» complexes from prooxidant properties. In tumor tissue (Guerin carcinoma) was revealed increased output indicators of iron complexes compared with the BM, generation of superoxide radicals, activity of gelatinase MMP-2, -9. After cocultivating TC and BM cells in vitro in the cells of the BM (both intact rats and animals with tumor) the values increased as the limits contact with the TC as well as from it. Conclusions: effect on tumor BM (both in vivo, as in vitro, can be described as the accumulation of metabolites in the latter («free iron») that can trigger unregulated generation of superoxide radicals and activation of matrix metalloproteinases, which creates favorable conditions for dissemination TC. Therefore the determination of levels of generating superoxide radicals and MMP activity in normal tissues of cancer patients may be useful in developing methods for assessing the risk of early metastasis.